드론과 스마트 농업의 혁신
드론이 만드는 스마트한 농업
21세기 드론 시장은 스마트 농업의 미래를 향해 이동하고 있다.
농업용 드론이 향후 민간용 드론 시장의 80% 가량을 차지할 것이라는 보고도 오래 전에 제출된 바 있다.
국제무인운송시스템협회(AUVSI)가 내놓은 보고서의 근거는, 우선 인구 증가와 농업 종사자의 감소이다.
세계 인구가 계속해서 증가할 것이기 때문에 식량 수요 또한 늘어날 것이다. 그 점은 따로 설명할 필요가 없다.
그런 반면 농업 종사자의 수는 점점 줄어들고 있다. 공백이 생긴 노동력을 어떻게 메울 것인가? 드론이 강력한 대체 후보로 떠오르고 있다.
미래의 농업용 드론 시장
영국 런던에 본사를 둔 다국적 회계컨설팅그룹 프라이스워터하우스쿠퍼스(PWC)는 2020년 세계 드론 시장 규모를 약 1,270억 달러로 예상했다.
이 가운데 농업용 드론 시장 규모는 324억 달러(약 36조 385억 원), 전체의 25%를 차지하는 것으로 집계됐다.
2050년 세계 인구가 90억 명에 이를 것으로 추정되면서 드론 사용량도 더욱 증가할 것으로 전망된다.
인구가 급증함에 따라 식량 소비량이 증가하면 이에 따라 더 높은 농업생산성을 유지할 필요가 있는데, 이를 해결할 수 있는 현명한 대안으로 바로 농업용 드론이 주목받고 있는 것이다.
현재 진행되고 있는 것보다 더 빠른 속도로 농업용 드론의 사용을 기대할 수밖에 없게 된 것이다.
2017년 기준으로 미국의 전체 농업인구는 약 320만 명에 이른다. 이 가운데 33%가 이미 드론을 사용하고 있다.
드론을 활용하면 실시간 맵핑(mapping)에서부터 파종, 살포, 작물모니터링, 생육상태 측정에 이르기까지 폭넓은 기능을 기반으로 한 농작물의 효율적인 생산은 물론 유통전략의 수립이 가능하다.
따라서 가까운 시기에 농업용 드론이 민간용 드론 시장의 80%를 차지할 것이라는 전망은 더욱 설득력을 얻고 있다.
2017년 농업 관련 매체인 팜 저널(Farm Journal)이 미국 농업 인구를 대상으로 실시한 조사에 따르면, 응답자 가운데 올해 안에 농업용 드론 도입할 예정이 31%, 현재 농업용 드론을 운영하고 있다는 응답이 21%, 농업용 드론 서비스 업체를 사용하는 경우가 12%에 달하는 상황이다.
스마트 농업용 드론이 가져올 혁신
스마트 농업용 드론은 농업 분야에서 일대 혁신을 가져올 것으로 기대를 모으고 있다.
이들 드론은 지상의 노동으로 여겨지던 농업을 하늘에서도 가능하도록 이동시켰다. 이 새로운 노동은 여러 기능과 효과를 갖추고 있다.
실시간 맵핑, 파종, 살포, 작물 모니터링, 생육 상태 측정 등 이미 실행되고 있는 다음과 같은 기능들이 이를 증명하고 있다.
1. 토양 및 농경지 조사
드론을 이용해 초기 단계에서 정확한 3D 지도를 작성한다. 이를 토대로 토양 상태에 따라 종자 뿌리기 패턴을 각각 달리 적용하여 종자 사용도의 효율을 높일 수 있다. 파종 후에도 드론을 활용해 토양 상태를 분석하고, 이를 바탕으로 농경지 관개와 질소 시비 수준을 관리한다. 미래 농사는 드론으로부터 시작될 것이다.
2. 파종
여러 스타트업들이 드론 파종시스템을 활용해 비료 흡수 효율을 75% 끌어올렸고, 비용은 85% 절감했다. 종자 포드(pod)와 함께 식물 양분을 토양에 뿌려 식물 생육 전기간에 필요한 양분을 공급하는 시스템이 폭넓게 활용될 전망이다.
3. 살포
초음파 또는 라이다(LiDAR, 레이저레이더) 방법을 사용하는 거리측정기를 이용해 드론의 고도를 식물의 키와 지형에 따라 자동으로 조정함으로써 충돌을 피할 수 있다. 결과적으로 지표면을 스캔한 드론이 실시간으로 일정하게 고도를 조정해 정확한 양의 액체를 살포할 것이다.
이 기술을 통해 살포 효율을 높여 농약 살포량을 절감하고, 또 수질이나 지하수 오염을 경감할 수 있다. 전문가들은 드론을 활용함으로써 전통적인 살포방법에 비해 다섯 배나 더 효율적인 살포 작업이 가능하다고 계산한다. 이는 물론 환경오염을 줄이는 데도 도움이 된다.
4. 작물 모니터링
넓은 농경지와 부실한 작물 모니터링은 농사의 가장 큰 장애요인 가운데 하나이다. 모니터링 문제는 날씨 예측이 어려울 때 더 크게 나타난다, 이는 곧 리스크 관리와 농장 관리비용 상승으로 이어진다. 예전에는 위성사진이 농장을 모니터링하는 가장 진보된 기술이었다. 그러나 이는 피하기 어려운 단점을 지니고 있는데, 이미지가 사전에 주문되어야 하고, 하루에 한 번만 취득 가능하고, 그럼에도 부정확하다는 점이었다. 여기에 더하여 서비스 비용이 매우 비싸고 기상조건에 따라 이미지 해상도가 나쁜 날이 많았다.
드론을 이용해 정기적으로 작물생육 상황을 촬영해 놓으면 타임시리즈 애니메이션처럼 특정한 날의 작물 성장 상태를 정확하게 파악할 수 있다. 이를 통해 생산의 비효율성을 파악하여 작물을 더 잘 관리하는 것은 물론, 이상기상에 따른 농작물 피해 보상에도 활용이 가능하다.
5. 관개
초분광, 다파장 또는 열센서를 장착한 드론은 농장 어느 곳에 수분이 부족한지, 또는 추가적인 작업이 필요한지를 파악한다. 드론의 이미지 센서를 활용하면 작물의 성장속도, 생육상황을 정확하게 측정할 수 있다. 이를 작물생육 인덱스로 만들면 과학적인 농장관리가 가능하다.
6. 작물생육 평가
작물의 생육 상태를 측정하고, 나무에서 균 또는 곰팡이의 감염 부위를 특정하는 일은 농장관리에 중요한 요소이다. 드론에 부착된 카메라에서 가시광선과 근적외선(NIR)을 동시에 조사하여 작물을 스캔하고, 반사되는 초록색과 NIR 파장 간 차이를 이용해 다파장 스펙트럼 이미지를 생성한다. 이 차이를 작물의 상태변화를 추적하는 데 활용한다.
농장으로부터 얻어진 다파장 스펙트럼 정보를 활용하면 병해충 발생에 신속히 대응해 생산성을 높일 수 있다. 또한 과수원에서는 이상이 있는 과수나무를 조기에 치료해 과수의 품질과 수량을 높인다. 작물 생육이 잘못되어 보험을 청구할 경우에도 증빙과 서류 작업을 좀 더 쉽게 할 수 있다.
이들 중에서도 특히 농작물의 효율적인 생산과 유통 전략 수립이 가능하다는 점이야말로 두드러진 특징이다.
무엇보다 놀라운 사실은 지상의 농경으로는 이끌어내기 어려웠던 이러한 다각적인 작업이 결코 먼 미래의 일이 아니라는 점이다.
WRITER 아나드론
대한민국 최초 드론 전문 매거진
